Trabalho e energia

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    29-Jun-2015

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<p>TRABALHO E ENERGIAQuesto 1 - (UNICAMP) A produo de fogo tem sido uma necessidade humana h milhares de anos. O homem primitivo provavelmente obtinha fogo atravs da produo de calor por atrito. Mais recentemente, fascas eltricas geradoras de combusto so produzidas atravs do chamado efeito piezeltrico. a) A obteno de fogo por atrito depende do calor liberado pela ao da fora de atrito entre duas superfcies, calor que aumenta a temperatura de um material at o ponto em que ocorre a combusto. Considere que uma superfcie se desloca 2,0cm em relao outra, exercendo uma fora normal de 3,0N. Se o coeficiente de atrito cintico entre as superfcies vale C = 0,60, qual o trabalho da fora de atrito? b) Num acendedor moderno, um cristal de quartzo pressionado por uma ponta acionada por molas. Entre as duas faces do cristal surge ento uma tenso eltrica, cuja dependncia em funo da presso dada pelo grfico abaixo. Se 2 a tenso necessria para a ignio de 20kV e a ponta atua numa rea de 0,25mm , qual a fora exercida pela ponta sobre o cristal? Questo 2 - (VUNESP) Suponha que os tratores 1 e 2 da figura arrastem toras de mesma massa pelas rampas correspondentes, elevando-as mesma altura h. Sabe-se que ambos se movimentam com velocidades constantes e que o comprimento da rampa 2 o dobro do comprimento da rampa 1.</p> <p> a) 1 = 2 2; 1 &gt; 0 e 2 &lt; 0 d) 21 = 2; 1 &gt; 0 e 2 &gt; 0</p> <p>Chamando de 1 e 2 os trabalhos realizados pela fora gravitacional sobre essas toras, pode-se afirmar que: b) 1 = 2 2; 1 &lt; 0 e 2 &gt; 0</p> <p> e) 21 = 2; 1 &lt; 0 e 2 &lt; 0</p> <p>c) 1 = 2; 1 &lt; 0 e 2 &lt; 0</p> <p>Questo 3 - (Unicamp) A trao animal pode ter sido a primeira fonte externa de energia usada pelo homem e representa um aspecto marcante da sua relao com os animais.</p> <p>a) O grfico acima mostra a fora de trao exercida por um cavalo como funo do deslocamento de uma carroa. O trabalho realizado pela fora dado pela rea sob a curva F d. Calcule o trabalho realizado pela fora de trao do cavalo na regio em que ela constante. b) No sistema internacional, a unidade de potncia o watt (W) = 1 J/s. O uso de trao animal era to difundido no passado que James Watt, aprimorador da mquina a vapor, definiu uma unidade de potncia tomando os cavalos como referncia. O cavalo-vapor (CV), definido a partir da idia de Watt, vale aproximadamente 740 W. Suponha que um cavalo, transportando uma pessoa ao longo do dia, realize um trabalho total de 444000 J. Sabendo que o motor de uma moto, operando na potncia mxima, executa esse mesmo trabalho em 40 s, calcule a potncia mxima do motor da moto em CV. Questo 4 - (Vunesp) Um carrinho move-se para a esquerda com velocidade v0, quando passa a ser empurrado para a direita por um jato dgua que produz uma fora proporcional ao mdulo de sua velocidade, Fv = C . v</p> <p>Tomando C = 200 N s/m e v0 = 20 m/s, calcule o trabalho da fora F necessria a ser produzida pelo motor do carrinho, a fim de manter sua velocidade constante durante 10 s.</p> <p>Pgina 1</p> <p>TRABALHO E ENERGIAQuesto 5 - (Mack) Sobre uma mesa horizontal, um pequeno corpo de massa m, ligado extremidade de um fio ideal que tem a outra ponta fixa no ponto O, descreve um movimento circular uniforme de velocidade angular , velocidade tangencial</p> <p>v , freqncia f e raio R. O trabalho () realizado pela fora de trao no fio em de volta </p> <p>a) = 0</p> <p>b) =</p> <p>4R</p> <p>c) =</p> <p>R2</p> <p>d) = m</p> <p>4R</p> <p>e) = m</p> <p>R2</p> <p>Questo 6 - (VUNESP) O monumento de Stonehenge, na Inglaterra, uma construo que impressiona pela sua grandiosidade, sobretudo por ter sido construdo por volta de 2800 a. C. A maior pedra em Stonehenge mede cerca de 10 m e tem massa de 50 000 kg, tendo sido retirada de uma pedreira a 30 km de distncia do local. Uma das hipteses a respeito de como um povo to primitivo teria sido capaz de realizar tamanha faanha supe que a pedra teria sido arrastada em algum tipo de tren primitivo por sobre a neve. Considerando um coeficiente de atrito cintico de 0,2 e que 500 pessoas teriam participado do arraste da enorme pedra de 50 000 kg, realizado na horizontal e a velocidade 2 constante, ao longo dos 30 km, e adotando g = 10 m/s , pode-se afirmar que o valor mdio para o trabalho realizado por cada indivduo seria de</p> <p>a) 2 000 kJ.</p> <p>b) 5 000 kJ.</p> <p>c) 5 500 kJ.</p> <p>d) 6 000 kJ.</p> <p>e) 6 500 kJ.</p> <p>Questo 7 - (UFSCar) A plaina uma ferramenta essencial do marceneiro, utilizada desde o preparo inicial da madeira at retoques finais de um trabalho. Uma plaina consta basicamente de um corpo de ao sobre o qual esto montados trs apoios: um, em forma de bola, opcionalmente utilizado pelo marceneiro para guiar a ferramenta durante o corte; outro, para o posicionamento e fixao da lmina de corte; o terceiro, suavemente inclinado, para que o marceneiro, ao empurrar a ferramenta para frente, exera automaticamente uma fora transversal.</p> <p>a) Para que uma plaina funcione adequadamente, preciso que sua lmina de ao seja freqentemente afiada. Justifique essa necessidade de manuteno do fio de corte, em termos da definio fsica de presso. b) Desejando desbastar as laterais de uma prancha retangular de 3,4m de comprimento, o marceneiro a afixa sua bancada horizontal e, a partir de uma de suas extremidades, inicia a passagem da plaina. Se o ngulo entre a direo de aplicao da fora e a direo em que a plaina ir se deslocar de 35, e se devido prtica o marceneiro mantm uma fora constante de intensidade 10N, determine o mdulo do trabalho total realizado pela mo do marceneiro em uma passada da plaina por toda a extenso da prancha. Dados: sen 35 = 0,6. cos 35 = 0,8. Questo 8 - (UFSC) Em relao ao conceito de trabalho, CORRETO afirmar que: 01. quando atuam somente foras conservativas em um corpo, a energia cintica deste no se altera. 02. em relao posio de equilbrio de uma mola, o trabalho realizado para comprimi-la por uma distncia x igual ao trabalho para distend-la por x.</p> <p>Pgina 2</p> <p>TRABALHO E ENERGIA04. a fora centrpeta realiza um trabalho positivo em um corpo em movimento circular uniforme, pois a direo e o sentido da velocidade variam continuamente nesta trajetria. 08. se um operrio arrasta um caixote em um plano horizontal entre dois pontos A e B, o trabalho efetuado pela fora de atrito que atua no caixote ser o mesmo, quer o caixote seja arrastado em uma trajetria em ziguezague ou ao longo da trajetria mais curta entre A e B. 16. quando uma pessoa sobe uma montanha, o trabalho efetuado sobre ela pela fora gravitacional, entre a base e o topo, o mesmo, quer o caminho seguido seja ngreme e curto, quer seja menos ngreme e mais longo. 32. o trabalho realizado sobre um corpo por uma fora conservativa nulo quando a trajetria descrita pelo corpo um percurso fechado. Questo 9 - (UFRJ) Um plano est inclinado, em relao horizontal, de um ngulo cujo seno igual a 0,6 (o ngulo o menor do que 45 ). Um bloco de massa m sobe nesse plano inclinado sob a ao de uma fora horizontal F , de mdulo exatamente igual ao mdulo de seu peso, como indica a figura a seguir.</p> <p>a) Supondo que no haja atrito entre o bloco e o plano inclinado, calcule o mdulo da acelerao do bloco. b) Calcule a razo entre o trabalho W F da fora F e o trabalho W P do peso do bloco, ambos em um deslocamento no qual o bloco percorre uma distncia d ao longo da rampa. Questo 10 - (Fameca) Um mvel de 100 kg encontra-se em uma superfcie horizontal, na qual o coeficiente de atrito entre o mvel e a superfcie 0,5. Aplica-se a ele uma fora de 250 N que forma um ngulo de 37 com o deslocamento. O trabalho realizado pela fora de atrito em um percurso de 10 m foi, em mdulo, de</p> <p>Dados: g = 10 m/s a) 600 J.</p> <p>2</p> <p>sen 37 = 0,60 b) 800 J.</p> <p>cos 37 = 0,80 c) 1 000 J. d) 3 500 J. e) 4 250 J.</p> <p>Questo 11 - (UNIFESP) A figura representa o grfico do mdulo F de uma fora que atua sobre um corpo em funo do seu deslocamento x. Sabe-se que a fora atua sempre na mesma direo e sentido do deslocamento.</p> <p>Pode-se afirmar que o trabalho dessa fora no trecho representado pelo grfico , em joules, a) 0. b) 2,5. c) 5,0. d) 7,5. e) 10. Questo 12 - (AFA) Uma partcula est sob efeito de uma fora conforme o grfico abaixo:</p> <p>Pgina 3</p> <p>TRABALHO E ENERGIA</p> <p>O trabalho, em joules, realizado pela fora no intervalo x = 0 a x = 10 m de: a) 23. b) 10. c) 7. d) 4.</p> <p>Questo 13 - (FMTM) Um balde de massa 800 g contendo inicialmente 20 L de gua levado a partir do solo at uma altura de 5 m em 20 s, com velocidade constante. O balde tem uma rachadura que o faz perder gua razo de 0,08 L/s, que pode ser considerada constante para o curto intervalo de tempo decorrido. Sendo inextensvel e de massa desprezvel a corda que traciona o balde, o trabalho da fora peso durante o iamento , em joules, 2 Dados: acelerao da gravidade: g = 10 m/s ; densidade da gua: dgua = 1 kg/L a) 320. b) 570. c) 1 000. d) 1 080. e) 1 200. Questo 14 - (PUC-PR) Um corpo de massa 2 kg est inicialmente em repouso sobre uma superfcie horizontal sem atrito. A partir do instante t = 0, uma fora varivel de acordo com o grfico a seguir atua sobre o corpo, mantendo-o em movimento retilneo. Com base nos dados e no grfico so feitas as seguintes proposies: I. II. III. IV. Entre 4 e 8 segundos, a acelerao do corpo constante. A energia cintica do corpo no instante 4s 144 joules. Entre 4 e 8s, a velocidade do corpo se mantm constante. No instante 10 segundos, nula a velocidade do corpo.</p> <p> correta a proposio ou so corretas as proposies: a) somente I e II b) somente I c) todas</p> <p>d) somente II</p> <p>e) somente III e IV</p> <p>Questo 15 - (PUC-PR) O corpo representado est sendo deslocado por uma fora de direo e sentido constante e mdulo varivel, conforme o diagrama abaixo.</p> <p>O trabalho realizado por essa fora ao deslocar o corpo da posio 5 m posio 20 m : a) 350 J b) 600 J c) 300 J d) 100 J e) 450 J Questo 16 - (Unicamp) Era uma vez um povo que morava numa montanha onde havia muitas quedas dgua. O trabalho era rduo e o gro era modo em piles. [...] Um dia, quando um jovem suava ao pilo, seus olhos bateram na</p> <p>Pgina 4</p> <p>TRABALHO E ENERGIAqueda-dgua onde se banhava diariamente. [...] Conhecia a fora da gua, mais poderosa que o brao de muitos homens. [...] Uma fasca lhe iluminou a mente: no seria possvel domestic-la, ligando-a ao pilo? (Rubem Alves, Filosofia da Cincia: Introduo ao Jogo e suas Regras, So Paulo, Brasiliense, 1987.) Essa histria ilustra a inveno do pilo dgua (monjolo). Podemos comparar o trabalho realizado por um monjolo de massa igual a 30 kg com aquele realizado por um pilo manual de massa igual a 5,0 kg. Nessa comparao 2 desconsidere as perdas e considere g =10 m/s . a) Um trabalhador ergue o pilo manual e deixa-o cair de uma altura de 60 cm. Qual o trabalho realizado em cada batida? b) O monjolo cai sobre gros de uma altura de 2 m. O pilo manual batido a cada 2,0 s, e o monjolo, a cada 4,0 s. Quantas pessoas seriam necessrias para realizar com o pilo manual o mesmo trabalho que o monjolo, no mesmo intervalo de tempo? Questo 17 - (PUC-RJ) Durante a Olimpada 2000, em Sidney, um atleta de salto em altura, de 60 kg, atingiu a altura mxima de 2,10 m, aterrissando a 3m do seu ponto inicial. Qual o trabalho realizado pelo peso durante a sua descida? (g = 10 m/s) a) 1800 J b) 1260 J c) 300 J d) 180 J e) 21 J Questo 18 - (FUVEST) Com o objetivo de criar novas partculas, a partir de colises entre prtons, est sendo desenvolvido, no CERN (Centro Europeu de Pesquisas Nucleares), um grande acelerador (LHC). Nele, atravs de um conjunto de ms, feixes de prtons so mantidos em rbita circular, com velocidades muito prximas velocidade c da luz no vcuo. Os feixes percorrem longos tubos, que juntos formam uma circunferncia de 27km de comprimento, onde 14 feito vcuo. Um desses feixes contm N = 3,0 10 prtons, distribudos uniformemente ao longo dos tubos, e cada 12 prton tem uma energia cintica E de 7,0 10 eV. Os prtons repassam inmeras vezes por cada ponto de sua rbita, estabelecendo, dessa forma, uma corrente eltrica no interior dos tubos. Analisando a operao desse sistema, estime: a) A energia cintica total Ec , em joules, do conjunto de prtons contidos no feixe. b) A velocidade V, em km/h, de um trem de 400 toneladas que teria uma energia cintica equivalente energia do conjunto de prtons contidos no feixe. c) A corrente eltrica I, em ampres, que os prtons em movimento estabelecem no interior do tubo onde h vcuo. NOTE E ADOTE: -19 q = Carga eltrica de um prton = 1,6 10 C 8 c = 3,0 10 m/s -19 1 eletron-volt = 1eV = 1,6 10 J ATENO ! No utilize expresses envolvendo a massa do prton, pois, como os prtons esto a velocidades prximas da luz, os resultados seriam incorretos. Questo 19 - (Mack) A partir do repouso, um jovem puxa um caixote de 20kg, que est apoiado sobre uma superfcie lisa horizontal, por meio de uma corda esticada paralelamente direo do deslocamento (figura abaixo). O grfico mostra a variao da intensidade da fora aplicada sobre o caixote em funo da distncia x percorrida por ele. A velocidade do caixote, ao percorrer 10m, :</p> <p>a) 1,0m/s</p> <p>b) 1,5m/s</p> <p>c) 2,0m/s</p> <p>d) 2,5m/s</p> <p>e) 3,0m/s</p> <p>Questo 20 - (Vunesp) O grfico da figura representa a velocidade em funo do tempo de um veculo de massa 3 1,2 10 kg, ao se afastar de uma zona urbana.</p> <p>Pgina 5</p> <p>TRABALHO E ENERGIA</p> <p>a) Determine a variao da energia cintica do veculo no intervalo de 0 a 12 segundos. b) Determine o trabalho da fora resultante atuando no veculo em cada um dos seguintes intervalos: de 0 a 7 segundos e de 7 a 12 segundos. Questo 21 - (UFSCar) No filme Armageddon, para salvar a Terra do impacto de um gigantesco asteride, a NASA envia a esse asteride um grupo de perfuradores de petrleo. L, sem nenhuma experincia em atividades no espao, trabalhando na superfcie do asteride como se estivessem na superfcie da Terra, esses trabalhadores perfuram um 14 poo no fundo do qual colocam um artefato nuclear de 9,0 megatons (cerca de 4,0.10 J). A exploso desse artefato dividiu o asteride em duas metades de igual massa que, em relao ao asteride, se deslocaram perpendicularmente trajetria inicial de coliso, livrando a Terra do catastrfico impacto. A partir de outras informaes fornecidas no filme e 5 21 admitindo-se o asteride esfrico, possvel concluir que o seu raio seria de 6,5.10 m, a sua massa de 6,0.10 kg e 3 cada uma das metades em que ele se dividiu na exploso deveria ter adquirido velocidade inicial mnima de 2,1.10 m/s, em relao ao centro de massa do asteride, para que elas tambm no atingissem a Terra. a) Qual seria a acelerao da gravidade na superfcie desse asteride? O valor obtido est de acordo com o que descrevemos do filme? Justifique. -11 2 2 Dado: constante da gravitao universal, G = 6,7.10 N.m /kg . b) A energia do artefato nuclear utilizado tinha o valor suficiente para separar o asteride em duas metades e dar a elas a velocidade inicial necessria para livrar a Terra do choque? Justifique. Questo 22 - (Mack) Um pequeno bloco, de massa 250g, lanado sobre uma superfcie plana e horizontal, com 2 velocidade de 2,0m/s, num local em que o mdulo da acelerao gravitacional g = 10m/s . O lan...</p>